Otomatik İşleme Ekipmanlarını Verimli, Güvenilir ve Esnek Kılan Nedir?

1. Yüksek Verimlilik

Otomatik üretimin temel amacı, işgücü ve makine verimliliğini artırmaktır. Otomasyon, gelişmiş bir sürece dayandırılmalı ve kesme dışı ve yardımcı işlemleri kapsayan süreyi sürekli olarak azaltmalıdır. Güncelliğini yitirmiş bir sürecin otomatikleştirilmesi, yalnızca sınırlı faydalar sağlar.

İşleme döngüsü dışında da kayıplar meydana geldiği için uzun vadeli verimlilik, ideal döngü hızının altındadır. Takım değişimi, onarım, mekanizma ayarlaması, yeniden yükleme, ürün değişimi ve organizasyonel duruşlar zaman kaybına neden olur. Bu kayıplar altı alanda azaltılabilir:

1. İşlemeyle ilgili kayıplar. Sürekli otomatik üretim hatları, hızlı kesimsiz mekanizmalar, otomatik kontrol, talaş giderme ve periyodik yükleme için robotlar veya cihazlar kullanın.
2. Alet kaynaklı kayıplar. Takım depolarını, otomatik takım değiştirme robotlarını, otomatik takım ayarlamasını, kendinden kilitlemeli cihazları ve zorunlu takım değiştirmeyi kullanın.
3. Ekipman kaynaklı kayıplar. Otomatik aşınma telafisi ve aşınmayı azaltma mekanizmalarını, koruyucu cihazları, dayanıklı malzemeleri, güvenilir yağlamayı, planlı bakımı ve otomatik arıza teşhisini kullanın.
4. Vardiya değişimi ve malzeme eksikliğinden kaynaklanan kayıplar. İşlemler, hatlar, bölümler ve atölyeler arasında otomatik depolama sistemini, otomatik kayıt ve bilgisayar tabanlı yönetim ile birlikte kullanın.
5. Hurda kaynaklı zararlar. Proses ve iş parçası geometrisini düzenlemek ve hurda miktarını azaltmak için aktif proses içi denetim, uyarlanabilir kontrol, otomatik takım aşınma telafisi ve zorunlu takım değişimlerinden yararlanın.
6. Değişim ve kurulum kayıpları. Modern CNC otomatik sistemler, yeniden yapılandırılabilir esnek hatlar, bilgisayar kontrollü değişken sistemler, program kontrolü, otomatik program değiştirme ve hızlı ayarlı kalıplar kullanın.

2. Tutarlı İşleme Hassasiyeti

Ürün kalitesi, ürünün ve otomatik sistemin pratik bir değere sahip olup olmadığını belirler. Parti hatalarının önlenmesi ve doğruluğun korunması temel gerekliliklerdir.

1. Aletin boyutsal aşınması. Aşınma, boyutsal ve geometrik doğruluğu olumsuz etkileyebilir. Otomatik iş parçası ölçümü, kesme kuvveti, tork, sıcaklık, gürültü veya yüzey pürüzlülüğünün dolaylı olarak izlenmesi ve doğrudan çevrimiçi aşınma tespiti, takımı otomatik olarak telafi eden bir kontrol sistemine veri sağlayabilir. Tespit ve telafi imkanlarının bulunmadığı durumlarda, takım ömrüne dayalı zorunlu değiştirme, işleme merkezlerinde ve FMS'lerde yaygın olarak kullanılmaktadır; bu durumda ömür verileri ve kesme süresi bilgisayar tarafından yönetilir.
2. Elastik deformasyon. Düşük rijitliğe sahip bir sistem, özellikle rijitliğin yüzey pürüzlülüğünü de etkilediği son işlem aşamalarında önemli hatalara yol açabilir. Orta veya yüksek hacimli işler için özel amaçlı ve modüler makineler, mekanik özelliklerinin yeterli rijitliği sağlayacak şekilde tek bir ürün ailesi temel alınarak tasarlanabilir. Örneğin, bir dişli freze bıçağını tek dişliyken çok dişli hale getirmek, makinenin rijitliği dikkate alınmazsa istenen hassasiyete ulaşılamamasına neden olabilir.
3. Kesme parametreleri. Kesme hızı, ilerleme hızı ve kesme derinliği, yüzey pürüzlülüğünü etkiler. Bu parametreler, yüzey kalitesinden ödün vermeden verimlilik gereksinimlerini karşılamalıdır.
4. Makine ayar hatası. Otomatik üretim, önceden ayarlanmış makinelere ve otomatik olarak elde edilen boyutlara dayanır. Bu nedenle, üretimden önce makinenin boyut ayarları ve makine ile iş parçası arasındaki ilişki ayarlanmalıdır. Takımlar, bir referans parçadan veya deneme kesimi yoluyla ayarlanabilir ve belirtilen tolerans aralığına uymalıdır.

3. Yüksek Ekipman Güvenilirliği

Kalite, maliyet ve gerçek verimlilik, güvenilirliğe bağlıdır. Güvenilirlik arttıkça, gerçek üretim miktarı teorik tasarım değerine yaklaşır.

Ekipman, makine, fikstür veya bileşen arızaları; takım arızaları; planlı duruşlar; ya da hammadde, takım veya personel eksikliği, kusurlu malzeme, elektrik veya hava kesintisi gibi organizasyonel nedenlerle durur. Arızalar, ya bir mekanizmanın çalışmasını durdurur ya da belirtilen hassasiyetin sağlanmasını engeller.

Çalışma süresi boyunca arıza oranı üç genel aşamayı izler:

1. Erken dönemdeki başarısızlıklar. Arıza sıklığı başlangıçta yüksektir ve daha sonra hızla düşer. Bunun nedenleri arasında malzeme kusurları, yetersiz tasarım, hatalı üretim ve ilk kullanım aşamasındaki hatalar sayılabilir. Sık aralıklarla yapılan denetimler, tasarım ve üretim birimlerine geri bildirimde bulunulması, kusurların giderilmesi, operatörlerin öğrenme süreci ve bileşenlerin alıştırma süreci, ekipmanın istikrarını sağlar.
2. Rastgele arızalar. Normal çalışma koşullarında arıza sıklığı sabittir ve arızalar, genellikle aşırı yük veya öngörülemeyen gerilme yoğunlaşması nedeniyle, öngörülemez bir şekilde meydana gelir. Temizlik, yağlama, ayarlama ve kontrol işlemleri, hizmet ömrünü uzatmaya yardımcı olur.
3. Aşınma kaynaklı arızalar. Mekanik aşınma, yorulma, kimyasal korozyon ve zamana bağlı malzeme değişimi, arıza oranının keskin bir şekilde artmasına neden olur. Bakımın iyileştirilmesi, bu oranı düşürür ve bozulmayı yavaşlatır.

Güvenilirlik, bileşenlerin güvenilirliğine, bileşen sayısına ve bağlantı mimarisine bağlıdır. Sert, seri bağlı bir hat üzerinde, arızalanan tek bir bileşen tüm hattı durdurur; hattı tamponlu bölümlere ayırmak, güvenilirliği ve verimliliği artırabilir.

İyi tasarım, üretim, işletim prosedürleri, bakım kolaylığı ve hızlı arıza tespiti, arıza süresini azaltır. Sık sık arızalanan aşınma parçalarında, yedek tertibatların tamamının değiştirilebilmesi için hızlı değiştirilebilir bağlantılar kullanılmalıdır. Paralel yedek bileşenler, yedek dallar ve yedek manuel kontrol, sistemin kullanılabilirliğini daha da artırabilir.

4. Üretim Esnekliği

Ürün yaşam döngülerinin kısalması ve çeşitliliğin artması, küçük ve orta ölçekli partilerin bir arada üretilmesini yaygın hale getirmiştir. Esnek ekipmanlar, genellikle manuel makine ayarlaması gerektirmeden, yazılım ve sınırlı sayıda kalıp değişikliği yoluyla belirli bir parça ailesi içinde üretim türünü değiştirebilir. Bu durum, üretim geçiş ve hazırlık sürelerini büyük ölçüde azaltır ve farklı modellerin bir arada üretilmesini destekleyebilir.

Küçük ve orta ölçekli üretim partileri için otomatik sistemlerde aşağıdakiler gerekebilir:

1. Otomatik program değişimi. Bilgisayarlar veya programlanabilir kontrolörler, sistemi durdurmadan ekipman programları arasında hızlı bir şekilde geçiş yapabilmelidir.
2. Birkaç ürünün veya bir parça ailesinin otomatik olarak üretilmesi. Evrensel, yüksek düzeyde otomatikleştirilmiş transfer, palet-tutucu ve işleme sistemleri, gruplandırılmış parçaları otomatik olarak işlemelidir.
3. Değişken yönlendirme ve taktik. Son derece esnek bir sistem, farklı ürünleri farklı üretim hızlarında farklı işlem dizileri ve taşıma yolları üzerinden yönlendirmelidir.
4. Verimli otomatik işleme ve takım değişimi. Magazinli ve otomatik takım değiştiricili CNC makineleri, kesme ve takım değiştirme sürelerini kısaltır ve verimliliği korur.
5. Otomatik izleme ve arıza teşhisi. Üretim sırasındaki denetim, izleme ve arıza teşhisi, güvenilirliği ve kaliteyi korurken, arıza süresini ve denetim süresini azaltır.

Her makinenin her özelliğe ihtiyacı yoktur. Esneklik, üretim gereksinimlerine ve fiili çalışma koşullarına uygun olmalıdır.

Katı yapılı, yüksek hacimli sistemlerde bile esnek unsurlar yer alabilir. CNC hücreleri veya değiştirilebilir iş mili başlıklarına sahip makineler, ürün uyarlanabilirliğini artırabilir. Katı yapılı aktarım sistemlerindeki tamponlar, bölümleri birbirinden ayırabilir; böylece tek bir ünitenin arızalanması tüm hattın durmasına neden olmaz.